Andrea Pernicová | CAPTURAIN

Experimentální fasádní systém pro zadržování a pozvolné odpařování dešťové vody, jehož účelem je:
• mírnění efektu tzv. městských tepelných ostrovů
• řešení problému nedostatečné kapacity dešťové kanalizace
• pomoc při obnově přirozeného tepelného a vodního režimu krajiny




SOUVISLOSTI

MĚSTSKÉ TEPELNÉ OSTROVY
Městský tepelný ostrov je mikroklimatický jev, který se vyskytuje ve velkých městských aglomeracích. Projevuje se významným zvýšením teploty v městské oblasti ve srovnání s okolním městským a venkovským prostředím.

Příčiny jeho vzniku jsou:
• fyzikální vlastnosti povrchů: kvůli tepelným a radiačním vlastnostem materiálů vlastních městskému prostředí, jako je beton a asfalt, které spíše pohlcují než odrážejí sluneční záření;
• nedostatek povrchů, ze kterých dochází k výparu, které přispívají k udržení stabilní energetické rovnováhy;
• nárůst vertikálních ploch, které přispívají ke zvýšení jak pohlcování, tak i odrážení slunečního záření na svých površích, a dále brání proudění vzduchu, které by za normálních okolností mohlo přispět ke snižování teploty (tzv. kaňonový efekt);
• lidské činnosti, zejména tepelné zdroje spojené především s vytápěním či chlazením, průmyslové aktivity, dopravní prostředky, atd.;
• vysoká úroveň znečišťujících látek, které ovlivňují radiační propustnost atmosféry.

Intenzita jevu „městských tepelných ostrovů“ se zvyšuje proporcionálně ve vztahu k rozměrům a populaci (velikost, hustota) městské oblasti; následkem toho lze s ohledem na stále rostoucí podíl populace žijící ve městech očekávat v nadcházejících letech výrazné zhoršení životních podmínek.

Efekty jevu jsou přímo spojeny (a také zhoršovány) se změnou klimatu. Předpokládá se, že zvýšení průměrné teploty bude mít silnější a okamžitý dopad na zdraví lidí žijících v městech, a to zejména na rizikové skupiny obyvatelstva (nemocní, staří, atd.)

Tepelné ostrovy se dají měřit v infračervené části spektra. U největších velkoměst činí rozdíl teploty kolem 10 °C, u menších měst 5 a méně °C.

VODA V KRAJINĚ
Hospodaření s dešťovou vodou se ukazuje jako ekologická nutnost. Kvůli postupující urbanizaci přestává stačit kapacita dešťové kanalizace ve stále rostoucích sídlech.

Přibýváním zastavěných ploch se zvětšuje i objem vody, která je za deště odváděna do vodoteče. To má nezanedbatelný vliv na četnost a sílu povodní, jak můžeme v posledních letech často pozorovat.

Malý vodní cyklus
Dalším problémem je, že odkanalizovaná voda se nemůže dále účastnit malého vodního cyklu, právě malý vodní cyklus přináší do krajiny největší množství vody. Malý vodní cyklus je uzavřený koloběh, při němž voda vypařená z pevniny spadne v podobě srážek na tu samou pevninu. Pokud dochází k zvyšování odtoku z území, ubývá množství vody, která se vypaří a vrací se do malého vodního cyklu. Tím následně ubývají celkové srážky a narušuje se tepelný i vodní režim krajiny. Většina dešťové vody dopadající na zastavěné území je odvedena dešťovou kanalizací do řek a dále pryč z pevniny.

Posilování vodních zásob – jako jeden z cílů urbanismu – je nutné ke zvyšování kvality životního prostředí (nebo spíše k jejímu zachování). Výpar vody totiž dokáže eliminovat teplotní extrémy v časovém i prostorovém měřítku.

Výpar vody, k němuž značnou měrou přispívá evapotranspirace rostlin, představuje až 80 % spotřeby sluneční energie, která by se jinak přeměnila na teplo.


KONSTRUKCE A PRINCIP

Fasáda CAPTURAIN je zamýšlena jako jednoduchý stavebnicový systém opakujících se prostorových segmentů tvořících dohromady důmyslný, kaskádovitě plněný rezervoár dešťové vody.

Typický fasádní segment CAPTURAIN má v horní části přítokový otvor, kterým do něj při dešti natéká dešťová voda a to buď přímo ze střechy (nejvýše položená řada) nebo přepadem z výše položených fasádních segmentů. Spodní část segmentu tvoří rezervoár na dešťovou vodu. Jakmile je kapacita rezervoáru naplněna, je přitékající voda nasměrována přepadovými otvory po stranách do dvou sousedících, níže položených segmentů fasády. Odpařovací otvor v přední stěně segmentu umožňuje odpařování zachycené dešťové vody do ovzduší a ochlazování uličního mikroklimatu za suchých a slunečných dnů.

Pozn: S drobnými modifikacemi by fasáda mohla být osazena vegetací a mohla by fungovat jako samozavlažovací vertikální zahrada.


HLOUBKA FASÁDY

Hloubka fasádního segmentu bude dimenzována individuálně, a to tak, aby fasáda byla schopna průběžně zachytit veškerý předpokládaný objem průměrných srážek dopadajících na danou stavbu v dané lokalitě.

Pozn: Pro případ nadměrných srážek však budou přepady nejnižší řady fasádních segmentů napojeny na dešťovou kanalizaci.


VARIABILITA OTVORŮ

Odpařovací otvory ve fasádních segmentech CAPTURAIN jsou dimenzovány podle pohybu slunce během dne. Na jižní straně, kam slunce svítí nejvíce, jsou otvory nejmenší, na severní straně naopak největší.
Tím je zajištěno rovnoměrné vypařování vody do okolí.


MATERIÁL

Fasádní prvky systému CAPTURAIN budou vyrobeny pokročilou metodou 3D tisku z plastů s vysokou nosností a termochromickými vlastnostmi.

Díky termochromickému materiálu bude barva fasády živě reagovat na různý stupeň naplnění dešťovou vodou. Segmenty fasády naplněné vodou budou mít výrazně chladnější povrch a tudíž jinou barvu než segmenty prázdné.